JP2016212294A - ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べ、高輝度な虚像を表示することが可能なディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】本発明のディスプレイ装置１００は、予め想定された視覚者の視覚領域から、視覚者に対し、表示を虚像として視覚させるディスプレイ装置１００であって、像を投影するプロジェクター部８３と、前記プロジェクター部８３によって投影された像を結像させる中間スクリーン４０と、前記中間スクリーン４０で結像された像を反射することで表示を行う透明ガラススクリーン９０と、からなることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、視覚者に対し、表示を虚像として視覚させるディスプレイ装置に関するものである。

予め想定された視覚者の視覚領域から、視覚者に対し、表示を虚像として視覚させるディスプレイ装置が知られている。このようなディスプレイ装置によれば、虚像と、この虚像の背景とを同時に視覚することができるようになるので、視覚者は視線を移すことなく、より多くの情報を認識することが可能となる。

このような装置の一例としては、引用文献１（特開平８−２０１７２２号公報）に、面分割された互いに透過波長の異なる複数のフィルタ部からなる光学フィルタと、前記光学フィルタの各フィルタ部を透過してきた複数の表示像を観察者から見て異なる位置に虚像表示させる光学特性を有するホログラムコンバイナと、を備えるディスプレイ装置が開示されている。
特開平８−２０１７２２号公報

引用文献１記載のディスプレイ装置は、液晶表示素子の表示像をホログラムコンバイナなどによって虚像表示し、背景と虚像とを重ね合わせて視認させるものであるが、ホログラムコンバイナを用いると、外光が存在する環境下では迷光が発生し、予め想定された視覚者の視覚領域から虚像として視覚させる表示以外に、外光の回折光が視覚者や周囲の第３者に視認されてしまうという問題があった。

また、引用文献１記載のディスプレイ装置においては、表示像としてホログラムコンバイナに投光される光の拡散角は制御されておらず、表示情報が視覚者とホログラムコンバイナに対して同じ側に位置する第３者に横から覗き見される可能性がある、という問題と、光源の出力を抑制したまま虚像の輝度を効率的に上げることが困難である、という問題もあった。

本発明は以上のような課題を解決するためのものであり、本発明に係るディスプレイ装置は、予め想定された視覚者の視覚領域から、視覚者に対し、表示を虚像として視覚させるディスプレイ装置であって、像を投影するプロジェクター部と、前記プロジェクター部によって投影された像を結像させる中間スクリーンと、前記中間スクリーンで結像された像を反射することで表示を行う透明体と、からなることを特徴とする。

また、本発明に係るディスプレイ装置は、前記中間スクリーンは、視覚者が前記透明体を視覚する際に、視覚者によって水平方向の像として視覚される像を結像する第１方向と、視覚者によって垂直方向の像として視覚される像を結像する第２方向と、を有しており、前記中間スクリーンの前記第１方向の拡散角は２０°以上３０°以内であり、前記中間スクリーンの前記第２方向の拡散角は１０°以上２０°以内であることを特徴とする。

また、本発明に係るディスプレイ装置は、前記中間スクリーンが、２つの主面を有し、一方の主面に複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイが設けられ、他方の主面が平滑面であるマイクロレンズアレイ基材であることを特徴とする。

また、本発明に係るディスプレイ装置は、前記中間スクリーンが、２つの主面を有し、一方の主面に複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイが設けられ、他方の主面が光拡散面であるマイクロレンズアレイ／光拡散基材であることを特徴とする。

また、本発明に係るディスプレイ装置は、前記中間スクリーンが、２つの主面を有し、一方の主面に複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイが設けられ、他方の主面が平滑面であるマイクロレンズアレイ基材と、２つの主面を有し、一方の主面に光拡散面が設けられ、他方の主面が平滑面である光拡散基材と、からなり、前記マイクロレンズアレイ基材の前記マイクロレンズアレイが設けられた主面と、前記光拡散基材の前記光拡散面が設けられた主面と、が対向配置されることを特徴とする。

また、本発明に係るディスプレイ装置は、前記プロジェクター部が、レーザー光を発生するレーザー光源と、前記レーザー光を前記中間スクリーンに走査する走査部と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係るディスプレイ装置は、前記プロジェクター部が、光を発生するＬＥＤと、前記光を前記中間スクリーンに反射するＬＣＯＳ素子と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係るディスプレイ装置は、前記プロジェクター部が、光を発生するＬＥＤと、前記光を前記中間スクリーンに反射するＤＭＤ素子と、を有することを特徴とする。

本発明に係るディスプレイ装置においては、プロジェクター部と、中間スクリーンが用いられており、このような本発明に係るディスプレイ装置によれば、従来に比べ、光源の出力を抑えたまま高輝度な虚像を効率的に表示することが可能となる。

また、本発明に係るディスプレイ装置においては、透明体に投光される光の拡散角は中間スクリーンによって制御されており、このような本発明に係るディスプレイ装置によれば、予め想定された視覚者の視覚領域以外からは、表示が視認できず、表示情報の覗き見を防止することができる。

本発明の実施形態に係るディスプレイ装置１００の利用形態を示す図である。 本発明の実施形態に係るディスプレイ装置１００の構成を示す図である。 中間スクリーン４０として用いられるマイクロレンズアレイ基材５０の斜視図である。 第１方向と第２方向に広がるマイクロレンズアレイ５４をｚ軸方向から見た図である。 拡散角の定義を説明する図である。 視覚者の視点から虚像の端部を見込む角度（ＦＯＶ）の定義を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置１００に用いられる中間スクリーン４０を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置１００に用いられる中間スクリーン４０を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置１００に用いられる中間スクリーン４０を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置１００の利用形態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係るディスプレイ装置１００の利用形態を示す図である。また、図２は本発明の実施形態に係るディスプレイ装置１００の構成を示す図である。なお、以下に説明する図面は、模式的に示した図であって、実際の形状、寸法、配置とは異なる場合もある。

以下の例では、顧客応対者の対面業務を支援するための情報をディスプレイ装置１００に表示して利用することを挙げて説明するが、本発明に係るディスプレイ装置１００の利用形態はこれに限られるものではない。なお、本発明に係るディスプレイ装置１００は、予め想定された視覚者の視覚領域以外からは、表示が視認できず、覗き見もされないので、顧客応対者の対面業務支援などに利用することは好ましい形態である。

ディスプレイ装置１００は、像の投影を行う投影ユニット８５と、投影ユニット８５から立設された支柱８７と、支柱８７に取り付けられた透明ガラススクリーン９０とを有している。透明ガラススクリーン９０は、投影ユニット８５による表示を虚像として視認させることで、前記虚像を前方視野に重畳表示するものである。また、投影ユニット８５は、中間スクリーン４０とプロジェクター部８３とから構成されている。

次に、ディスプレイ装置１００を構成する投影ユニット８５の詳細について説明する。図２は、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置１００の投影ユニット８５の構造の一例を示している。

なお、投影ユニット８５内の座標を、図２に示すｘｙｚの３次元直交座標により定義する。例えば、第１光源１１から出射される光はｚ方向と平行な方向に向けて出射される光である。また、コリメータレンズ３５の光軸はｙ方向と平行な方向にあるものとする。

投影ユニット８５における投影部１０からは、ディスプレイ装置１００により表示される投影像の光が出射される。投影部１０は、第１光源１１、第２光源１２、第３光源１３、第１ダイクロイックプリズム２１、第２ダイクロイックプリズム２２、集光レンズ２６等を有している。

第１光源１１、第２光源１２及び第３光源１３は相互に異なる波長の光を出射するものであって、第１光源１１からは第１の波長の光、第２光源１２からは第２の波長の光、第３光源１３からは第３の波長の光が出射される。本実施の形態においては、例えば、第１光源１１から出射される第１の波長の光を青色の光、第２光源１２から出射される第２の波長の光を緑色の光、第３光源１３から出射される第３の波長の光を赤色の光とすることができる。

第１光源１１、第２光源１２及び第３光源１３は、コヒーレント光としてのレーザー光を出射する半導体レーザー装置（レーザー光源）など各種レーザー装置を用いることができる。

本実施形態においては、第１光源１１より出射された第１の波長の光と第２光源１２より出射された第２の波長の光は、第１ダイクロイックプリズム２１の異なる面に各々入射し、第３光源１３より出射された第３の波長の光は、第２ダイクロイックプリズム２２に入射するように配置されている。

第１ダイクロイックプリズム２１においては、第１光源１１より出射された第１の波長の光は透過し、第２光源１２より出射された第２の波長の光は反射される。これにより、第１の波長の光と第２の波長の光が合波される。

このように合波された第１の波長の光と第２の波長の光は、第２ダイクロイックプリズム２２に入射する。

第２ダイクロイックプリズム２２においては、第１光源１１より出射された第１の波長の光及び第２光源１２より出射された第２の波長の光は透過し、第３光源１３より出射された第３の波長の光は反射される。これにより、第１の波長の光、第２の波長の光、第３の波長の光が合波される。

このように、第２ダイクロイックプリズム２２において合波された第１の波長の光、第２の波長の光及び第３の波長のレーザー光は、集光レンズ２６を介し、投影ミラー３０において反射され、コリメータレンズ３５に入射する。投影ミラー３０は、２次元的に角度を変えることのできる機能を有しており、これにより、入射した光を２次元的にスキャンニングすることができ、所望のレーザー光による投影像が形成される。

なお、投影ミラー３０は、ｘ軸と平行な第１軸（不図示）を中心として回動する（ａ）方向の動き得るように、さらに、前記第１軸と直交する第２軸（不図示）を中心として回動する（ｂ）方向の動きえるようになっている。

また、投影ミラー３０としては、入射した光を２次元的にスキャンニングすることができるものであれば、適宜他の光学部材に置換することが可能であり、このような光学部材としては、ガルバノメータミラー、ガルバノメータスキャナー、ポリゴンミラー、プリズム、音響光学素子、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いた光学素子等を適宜利用することができる。

投影ミラー３０によって反射されるレーザー光は、コリメータレンズ３５を走査し、所望とするレーザー光による投影像が形成される。本実施形態においては、投影ミラー３０においてレーザー光が入射し、これを反射する点（ｒ₀）は、コリメータレンズ３５の光
軸上に存在するように設定されている。コリメータレンズ３５は、投影ミラー３０から入射されたレーザー光をコリメートし、ミラー８０に向けて出射する。

ミラー８０は、反射したレーザー光を中間スクリーン４０に入射する。中間スクリーン４０には、入射されたレーザー光による投影像が結像する。透明ガラススクリーン９０は、中間スクリーン４０で結像した像Ｉを、反射することで表示する。これにより、予め想定された視覚者の視覚領域（Ｅ）から、視覚者に対し、表示を虚像Ｉ’として視覚させることができる。なお、中間スクリーン４０は、所定以上の透過度を有する透明基材からなる光学部材である。中間スクリーン４０は、有機樹脂材料を用いて成型することによって構成することもできるし、ガラスなどの無機材料を用いることで構成することもできる。

また、本実施形態においては、中間スクリーン４０としてマイクロレンズアレイ基材５０が用いられているが、他の基材を用いるようにしてもよい。また、透明ガラススクリーン９０には、平板状の透明体であれば他のものを用いることができる。例えば、透明ガラススクリーン９０に代えて、透明な合成樹脂等を用いることができる。

なお、本実施形態においては、投影ミラー３０と中間スクリーン４０との間には、コリメータレンズ３５やミラー８０などからなる光学系が配されているが、これらは必ずしも
必須の構成要件ではない。また、中間スクリーン４０と透明ガラススクリーン９０との間に、適宜投影光学系を用いるようにすることもできる。

ここで、本発明に係るディスプレイ装置１００で用いられる中間スクリーン４０についてより詳しく説明する。図３は中間スクリーン４０として用いられるマイクロレンズアレイ基材５０の斜視図である。

マイクロレンズアレイ基材５０は、第１主面５１、第２主面５２を有しており、第１主面５１には、複数のマイクロレンズ５３が周期的に配列されてなるマイクロレンズアレイ５４が設けられ、第２主面５２が平滑面５５となっている。このマイクロレンズアレイ基材５０は、透明基材により構成される。

ｘ軸に平行な軸の方向を第１方向、及び、ｙ軸に平行な軸の方向を第２方向（第１方向とは直交関係）として定義する。

ここで、視覚者が透明ガラススクリーン９０を視覚する際に、中間スクリーン４０（マイクロレンズアレイ基材５０）の第１方向は、視覚者によって水平方向の像として視覚される像を結像する方向であり、中間スクリーン４０（マイクロレンズアレイ基材５０）の第２方向は、視覚者によって垂直方向の像として視覚される像を結像する方向である。

上記のような定義の下、中間スクリーン４０でるマイクロレンズアレイ基材５０は、第１方向と、前記第１方向と直交する第２方向に広がる主面を有している。

図４は第１方向と第２方向に広がるマイクロレンズアレイ５４をｚ軸方向から見た図である。図に示すように、本実施形態に係る中間スクリーン４０（マイクロレンズアレイ基材５０）においては、ｚ軸方向から見たとき、マイクロレンズ５３が、１辺の長さがｄである正方形であるものを用いている。なお、マイクロレンズ５３は正方形でなくてもよく、例えば、正六角形であってもよい。ただし、隣接するマイクロレンズ５３同士は密接していて、隣接するマイクロレンズ５３同士の間隙には、レンズを形成しない平滑面が残っていないことが好ましい。これは、直進透過光を減らすようにするためである。

また、各マイクロレンズ５３は球面レンズ乃至非球面レンズであり、第１主面５１側の頂点において、第１方向に曲率半径Ｒ₁の曲率を有しており、第２方向に曲率半径Ｒ₂の曲率を有している。なお、頂点とは、各マイクロレンズ５３が最もｚ軸方向に突出している点をいう。

そして、各マイクロレンズ５３の第１方向と平行な面であってマイクロレンズ５３の光軸を含む面における断面形状を、第２方向と平行な面であってマイクロレンズ５３の光軸を含む面における断面形状と異ならせることが好ましい。より詳しくは、各マイクロレンズ５３の第１主面５１側の頂点における第１方向の曲率半径Ｒ₁と、第２方向の曲率半径
Ｒ₂とは等しくすることも可能であるが、異ならせることが好ましい。

これは、一般的に、ディスプレイ装置１００で表示する画像情報の縦横比が異なっており、画像周辺部の輝度低下の抑制を、画像の上下端部周辺と、画像の左右端部周辺と同程度とするには、各マイクロレンズ５３の第１主面５１側の頂点における第１方向の曲率半径Ｒ₁と、第２方向の曲率半径Ｒ₂とが異なっていた方がよいからである。

さらに、一般的には、ディスプレイ装置１００で表示する画像情報は横長であることを考慮に入れると、各マイクロレンズ５３の第１主面５１側の頂点における第１方向の曲率半径Ｒ₁が、第２方向の曲率半径Ｒ₂より小さいことが好ましい。

なお、ディスプレイ装置１００の光源としてレーザー光源を用いたディスプレイ装置では、マイクロレンズアレイ５４を用いることにより、レーザー光によるスペックルノイズが抑制されるという利点を有している。

次に、中間スクリーン４０（マイクロレンズアレイ基材５０）をディスプレイ装置１００に用いる場合、中間スクリーン４０として好ましい光学的な特性について説明する。まず、以下、拡散角を頻用するので、これを定義する。

図５は拡散角の定義を説明する図である。本明細書においては、中間スクリーン４０を構成するマイクロレンズアレイ基材５０、光拡散基材６０から、主面法線方向に対して略平行な光が入射した際に出射される光の最大散乱光強度Ｉ_maxの２分の１になる２つの角
度の差である半値幅（ＦＷＨＭ）を拡散角θと定義する。なお、散乱光強度は、XYZ表色
系（CIE１９３１表色系）のY値によっており、三次元変角分光測色システム（ＧＣＭＳ−１３型、株式会社村上色彩技術研究所製）により計測を行っている。

上記のような定義の下、マイクロレンズアレイ基材５０としては、ディスプレイ装置１００による表示の水平方向（第１方向）に対応する拡散角θ₁と、ディスプレイ装置１０
０による表示の垂直方向（第２方向）に対応する拡散角θ₂と、間には、θ₁＞θ₂の関係
があることが好ましい。これは、ディスプレイ装置１００で表示する画像情報は横長であることに起因している。

次に、本発明に係るディスプレイ装置１００の中間スクリーン４０として、好適な拡散角θについて説明する。

本発明に係るディスプレイ装置１００においては、視覚者の視点以外からは像全体を明るく視認させない（覗き見を誘発させない）ようにする条件について考える。

ここで、視覚者の視点から虚像の端部を見込む角度φをＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｖｉｅｗ）として定義する。図６は視覚者の視点から虚像の端部を見込む角度（ＦＯＶ）の定義を示す図である。図６において、φ₁は水平方向のＦＯＶであり、また、φ₂は垂直方向のＦＯＶである。

中間スクリーン４０の拡散角θは、ＦＯＶよりも小さくならない限りで、小さくすることが好ましい。これは、中間スクリーン４０の拡散角θを、ＦＯＶよりも小さくしてしまうと、視覚者の視点においても像の端部が中央部よりも暗く見えてしまうこととなってしまうからである。

対面業務支援用ディスプレイとしての用途を鑑みると、ＦＯＶは、視覚者の１メートル先に２３インチ（対角の長さ）アスペクト比（水平：垂直）１６：９のディスプレイが虚像として視認されるほどの大きさが適当であり、すなわち、水平方向φ₁で約２８．５°
、垂直方向φ₂で約１６．３°である。

そのため、中間スクリーン４０の拡散角θは、マイクロレンズアレイの加工精度やＦＯＶの設計自由度を許容すると、水平方向２０°以上３０°以内、垂直方向１０°以上２０°以内が最適である。

次に、中間スクリーン４０のベースとなる母材の材質について説明する。中間スクリーン４０のベースとなる母材の材質は、透明材質であればどのようなものでもよく、例えば、熱可塑性樹脂・熱硬化性樹脂・ＵＶ硬化性樹脂・電子線硬化性樹脂・ガラスなどを用い
ることできる。

中間スクリーン４０のベースとなる母材の材質として、熱可塑性樹脂を用いるのであれば、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ＰＥＴ、ポリプロピレン等を挙げることができる。

また、中間スクリーン４０は、一つのベース母材から形成する必要は必ずしも無い。例えば、マイクロレンズアレイ基材５０の場合には、マイクロレンズアレイ５４などと、基板状部材とを別部材で構成しておき、これらを接着材など接合するようにしてもよい。ただし、この場合、全ての部材の屈折率が等しいことが好ましい。

以上のような本発明に係るディスプレイ装置１００においては、プロジェクター部と、中間スクリーン４０が用いられており、このような本発明に係るディスプレイ装置１００によれば、従来に比べ、高輝度な虚像を表示することが可能となる。本発明によるこのような効果は、中間スクリーン４０の拡散角が制御されていることによるところが大きい。

また、本発明に係るディスプレイ装置１００においては、中間スクリーン４０で結像された像を反射することで表示を行う透明ガラススクリーン９０が用いられており、このような本発明に係るディスプレイ装置１００によれば、予め想定された視覚者の視覚領域以外からは、表示が視認できず、表示情報の覗き見を防止することができる。

なお、以上の実施形態においては、ディスプレイ装置１００の描画方式として、投影部１０及び投影ミラー３０とからなるレーザースキャン方式を、ディスプレイ装置１００に適用した例に基づいて説明したが、本発明に係るディスプレイ装置１００は、描画方式として、光源と、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）素子とを用いたＬＣＯＳ方式を採用したもの、或いは、光源と、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）素子とを用いたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式を採用したものなどにも適用することができる。光源としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、ＬＥＤ、半導体レーザー等を挙げることができる。

なお、ＬＣＯＳ方式の場合には、光源からの光を、反射型の液晶素子であるＬＣＯＳ素子が、前記光を中間スクリーン４０に対して選択的に反射することで、また、ＤＬＰ方式の場合には、光源からの光を、複数のマイクロミラーが配置された反射型の素子であるＤＭＤ素子が、前記光を中間スクリーン４０に対して選択的に反射することで、ディスプレイ装置１００を実現することができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置１００は、用いられる中間スクリーン４０が先の実施形態に係るディスプレイ装置１００と異なっているので、中間スクリーン４０の相違について説明する。

図７は本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置１００に用いられる中間スクリーン４０を示す図である。本実施形態においては、中間スクリーン４０として、マイクロレンズアレイ／光拡散基材７０が用いられる。なお、図中の矢印はミラー８０からの光が入射する光を示している。

マイクロレンズアレイ／光拡散基材７０は、第１主面７１、第２主面７２を有しており、第１主面７１には、複数のマイクロレンズ７３が周期的に配列されてなるマイクロレン
ズアレイ７４が設けられ、第２主面７２が光拡散面７５となっている。このマイクロレンズアレイ基材７０は、透明基材により構成される。

光拡散面７５は、周期がランダムである微細凹凸からなっている。このような光拡散面７５は、例えば、すりガラス同様、平滑面に微細な傷が設けられることによって構成される。光拡散面７５を構成するためには、サンドブラスト加工や、ビーズブラスト加工などのブラスト加工が好適である。

上記のようなマイクロレンズアレイ／光拡散基材７０を用いても、先の実施形態同様の効果を享受することができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置１００も、用いられる中間スクリーン４０が先の実施形態に係るディスプレイ装置１００と異なっているので、中間スクリーン４０の相違について説明する。

図８及び図９は本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置１００に用いられる中間スクリーン４０を示す図である。 本実施形態においては、中間スクリーン４０として、これまで説明したマイクロレンズアレイ基材５０と、光拡散基材６０の２枚が用いられる。なお、図中の矢印はミラー８０からの光が入射する方向を示している。

光拡散基材６０は、第１主面６１、第２主面６２を有し、第１主面６１に光拡散面６４が設けられ、第２主面６２が平滑面６５となっている。

光拡散面６４は、周期がランダムである微細凹凸からなっている。このような光拡散面６４は、例えば、すりガラス同様、平滑面に微細な傷が設けられることによって構成される。光拡散面６４を構成するためには、サンドブラスト加工や、ビーズブラスト加工などのブラスト加工が好適である。

本発明に係る中間スクリーン４０においては、マイクロレンズアレイ基材５０のマイクロレンズアレイ５４が設けられた第１主面５１と、光拡散基材６０の光拡散面６４が設けられた第１主面６１と、が対向配置されている。さらに、マイクロレンズアレイ基材５０と光拡散基材６０との間の対向間隔は０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。

ミラー８０からの光を入射させる面は、図８に示すようにマイクロレンズアレイ基材５０の平滑面５５側としてもよいし、図９に示すように光拡散基材６０の平滑面６５としてもよい。ただし、前者のレイアウトの方が、虚像の輝度をより均一にすることができる。

なお、上記の対向間隔は、マイクロレンズアレイ基材５０の主面からマイクロレンズアレイ５４が最も突出した頂部と、光拡散基材６０の主面から光拡散面６４の最も突出した頂部と、の間の間隔をいう。

本実施形態においては、中間スクリーン４０として、マイクロレンズアレイ基材５０と光拡散基材６０とにより像を形成するため、単なるスクリーンを使用して像を形成する場合と比較して、有効に光を伝達することが可能となり、輝度の増加を図ることが可能となる。また、少ない光量でも十分な輝度を得ることが可能となるため、各レーザー光源などの出力を抑制して省電力化を図ることができる。

なお、光拡散基材６０としては拡散角θ_Dが５°以上６°以下であることが好ましい。
本実施形態に係る中間スクリーン４０のように、マイクロレンズアレイ基材５０と光拡散基材６０とを組み合わせて用いる場合、マイクロレンズアレイ基材５０の異方性拡散の性
質（水平方向と垂直方向で拡散プロファイルが異なる性質）を保持するためには、拡散角が小さい光拡散基材６０と組み合わせることが望ましい（拡散角の大きい光拡散基材と組み合わせると、光拡散基材の等方性拡散の性質が支配的となり、全体として等方性拡散に近づいていくため）。しかしながら、光拡散基材６０の拡散角が５°以下では回折光起因の虹模様が消えないため、本発明においては、拡散基材６０としては拡散角θ_Dが５°以
上６°以下であるものを採用している。

上記のようなマイクロレンズアレイ基材５０と、光拡散基材６０とからなる中間スクリーン４０を用いても、先の実施形態同様の効果を享受することができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図１０は本発明の他の実施形態に係るディスプレイ装置１００の利用形態を示す図である。

これまで説明した実施形態では、透明ガラススクリーン９０が、中間スクリーン４０で結像した像Ｉを反射することで表示し、視覚者の視覚領域（Ｅ）から、視覚者に対し、当該表示を虚像Ｉ’として視覚させるようにしていた。

これに対して、図１０に示す実施形態においては、既設のガラスを透明ガラススクリーン９０の代用として用いることを特徴としている。例えば、くじ売り場、チケット売り場や両替所などにおいては、顧客応対者は、このような既設のガラスを介して、顧客の対応を行うが、図１０に示すような実施形態によれば、新たなスクリーンなどを設けることなく、顧客応対者の対面業務支援に資することができる共に、これまで説明した実施形態と同様の効果を享受することができる。

以上、本発明に係るディスプレイ装置においては、プロジェクター部と、中間スクリーンが用いられており、このような本発明に係るディスプレイ装置によれば、従来に比べ、光源の出力を抑制したまま高輝度な虚像を効率的に表示することが可能となる。

また、本発明に係るディスプレイ装置においては、透明体に投光される光の拡散角は中間スクリーンによって制御されており、このような本発明に係るディスプレイ装置によれば、予め想定された視覚者の視覚領域以外からは、表示が視認できず、表示情報の覗き見を防止することができる。

１０・・・投影部
１１・・・第１光源
１２・・・第２光源
１３・・・第３光源
２１・・・第１ダイクロイックプリズム
２２・・・第２ダイクロイックプリズム
２６・・・集光レンズ
３０・・・投影ミラー（走査部）
３５・・・コリメータレンズ
４０・・・中間スクリーン
５０・・・マイクロレンズアレイ基材
５１・・・第１主面
５２・・・第２主面
５３・・・マイクロレンズ
５４・・・マイクロレンズアレイ
５５・・・平滑面
６０・・・光拡散基材
６１・・・第１主面
６２・・・第２主面
６４・・・光拡散面
６５・・・平滑面
７０・・・マイクロレンズアレイ／光拡散基材
７１・・・第１主面
７２・・・第２主面
７３・・・マイクロレンズ
７４・・・マイクロレンズアレイ
７５・・・光拡散面
８０・・・ミラー
８３・・・プロジェクター部
８５・・・投影ユニット
８７・・・支柱
９０・・・透明ガラススクリーン（透明体）
１００・・・ディスプレイ装置

Claims (8)

1. 予め想定された視覚者の視覚領域から、視覚者に対し、表示を虚像として視覚させるディスプレイ装置であって、
   像を投影するプロジェクター部と、
   前記プロジェクター部によって投影された像を結像させる中間スクリーンと、
   前記中間スクリーンで結像された像を反射することで表示を行う透明体と、からなることを特徴とするディスプレイ装置。
2. 前記中間スクリーンは、
   視覚者が前記透明体を視覚する際に、
   視覚者によって水平方向の像として視覚される像を結像する第１方向と、
   視覚者によって垂直方向の像として視覚される像を結像する第２方向と、を有しており、前記中間スクリーンの前記第１方向の拡散角は２０°以上３０°以内であり、
   前記中間スクリーンの前記第２方向の拡散角は１０°以上２０°以内であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
3. 前記中間スクリーンが、
   ２つの主面を有し、一方の主面に複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイが設けられ、他方の主面が平滑面であるマイクロレンズアレイ基材であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディスプレイ装置。
4. 前記中間スクリーンが、
   ２つの主面を有し、一方の主面に複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイが設けられ、他方の主面が光拡散面であるマイクロレンズアレイ／光拡散基材であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディスプレイ装置。
5. 前記中間スクリーンが、
   ２つの主面を有し、一方の主面に複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイが設けられ、他方の主面が平滑面であるマイクロレンズアレイ基材と、
   ２つの主面を有し、一方の主面に光拡散面が設けられ、他方の主面が平滑面である光拡散基材と、
   からなり、
   前記マイクロレンズアレイ基材の前記マイクロレンズアレイが設けられた主面と、前記光拡散基材の前記光拡散面が設けられた主面と、が対向配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディスプレイ装置。
6. 前記プロジェクター部が、
   レーザー光を発生するレーザー光源と、
   前記レーザー光を前記中間スクリーンに走査する走査部と、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
7. 前記プロジェクター部が、
   光を発生する光源、
   前記光を前記中間スクリーンに反射するＬＣＯＳ素子と、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
8. 前記プロジェクター部が、
   光を発生する光源と、
   前記光を前記中間スクリーンに反射するＤＭＤ素子と、を有することを特徴とする請求項
   １乃至請求項５のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。

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